CN111843984A - 水平多关节机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水平多关节机器人，水平多关节机器人(1)具备：基座(2)；第一臂(3)，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于基座；第二臂(4)，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于第一臂；轴(5)，其以能够沿着竖直方向的长轴直线移动的方式支撑于第二臂；制动器(21、22)，其安装于轴(5)，并将轴(5)的竖直方向的移动限制在可动范围内；以及缓冲部件(23、24)，其设置于第二臂(4)，缓冲部件(23、24)配置于制动器(21、22)和对方部件(13、14)之间，并且对自制动器(21、22)向对方部件(13、14)的冲击进行缓冲，该对方部件设置于第二臂(4)且在竖直方向上与制动器对置。

Description

水平多关节机器人

技术领域

本发明涉及水平多关节机器人。

背景技术

以往，已知如下水平多关节机器人，该水平多关节机器人具备：基座；第一臂，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于基座；第二臂，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于第一臂；以及轴，其以能够沿竖直方向移动的方式支撑于第二臂(例如，参照专利文献1以及2。)。在轴的端部安装有用于将轴的移动限制在预定的范围内的制动器。

另外，已知如下机器人，该机器人具备对与物体接触时的冲击进行缓冲的缓冲机构(例如，参照专利文献3以及4。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-077649号公报

专利文献2：日本特开2009-095937号公报

专利文献3：日本特开2016-172296号公报

专利文献4：日本特开2018-086703号公报

发明内容

发明要解决的问题

在水平多关节机器人中，当轴的制动器与设置于第二臂的部件碰撞时，有时制动器或第二臂的部件由于冲击而被损坏，或者制动器在轴的安装位置被偏移。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是水平多关节机器人，其具备：基座；第一臂，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于该基座；第二臂，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于该第一臂；轴，其以能够沿着竖直方向的长轴直线移动的方式支撑于该第二臂；制动器，其安装于该轴且将该轴的竖直方向的移动限制在可动范围内；以及缓冲部件，其设置于所述第二臂，该缓冲部件配置于所述制动器与对方部件之间，并且对自所述制动器向所述对方部件的冲击进行缓冲，所述对方部件设置于所述第二臂且在竖直方向上与所述制动器对置。

附图说明

图1是一个实施方式的水平多关节机器人的结构图。

图2是表示上侧的缓冲部件的固定位置的一个例子的局部放大图。

图3是表示下侧的缓冲部件的固定位置的一个例子的局部放大图。

图4是制动器的立体图。

图5是表示缓冲部件的形状的一个例子的图，

图6是表示缓冲部件的形状的另一个例子的图。

图7是表示缓冲部件的形状的另一个例子的图。

图8是表示上侧的缓冲部件的固定位置的另一个例子的局部放大图。

图9是表示下侧的缓冲部件的固定位置的另一个例子的局部放大图。

图10是缓冲部件的变形例的立体图。

图11是缓冲部件的另一个变形例的立体图。

附图标记说明：

1：水平多关节机器人

2：基座

3：第一臂

4：第二臂

5：轴

13：滚珠丝杠螺母(对方部件)

14：滚珠花键螺母(对方部件)

13a、14a：端面

19、20：支撑部件、固定部件

21、22：制动器

23、24、25、26：缓冲部件

26a：固定部

26b：可动部

具体实施方式

以下参照附图对一个实施方式的水平多关节机器人1进行说明。

如图1所示，水平多关节机器人1具备：基座2，其设置于被设置面；第一臂3，其支撑于基座2；第二臂4，其支撑于第一臂3；以及轴5，其支撑于第二臂4。

基座2利用电缆6与控制装置(省略图示)连接，并利用电缆7与第二臂4连接。控制装置将控制信号以及电力经由电缆6供给至基座2内的第一伺服马达8。另外，控制装置将控制信号以及电力经由电缆6、7，供给至第二臂4内的第二伺服马达9、第三伺服马达10、以及第四伺服马达(省略图示)。附图标记11、12表示减速器。

第一臂3的一端部以能够沿水平方向回转的方式支撑于基座2。第一臂3利用第一伺服马达8相对于基座2围绕竖直方向的第一轴线A回转。

第二臂4的一端部以能够沿水平方向回转的方式支撑于第一臂3的另一端部。第二臂4利用第二伺服马达9相对于第一臂3围绕第二轴线B回转。第二轴线B与第一轴线A平行。

轴5沿竖直方向贯穿第二臂4的另一端部，并且以能够沿着第三轴线C直线移动、且能够围绕第三轴线C旋转的方式支撑于第二臂4。第三轴线C与第一轴线A以及第二轴线B平行，并且与轴5的长轴一致。

如图1至图3所示，在第二臂4的内部设置有分别支撑轴5的滚珠丝杠螺母13以及滚珠花键螺母14。滚珠丝杠螺母13以及滚珠花键螺母14，利用未图示的轴承，相对于第二臂4能够以围绕第三轴线C旋转的方式被支撑。第三伺服马达10的旋转，利用带15以及带轮16传递至滚珠丝杠螺母13，并且能够使滚珠丝杠螺母13围绕第三轴线C旋转，使得轴5沿着第三轴线C向竖直方向移动。第四伺服马达的旋转，利用带17以及带轮18传递至滚珠花键螺母14，并且能够使滚珠花键螺母14围绕第三轴线C旋转，使得轴5围绕第三轴线C旋转。

另外，水平多关节机器人1具备：两个制动器21、22，所述两个制动器21、22安装于轴5；以及两个缓冲部件23、24，所述两个缓冲部件23、24分别固定于制动器21、22的对方部件。

制动器21的对方部件是设置于第二臂4且在竖直方向上与制动器21对置的部件。制动器22的对方部件是设置于第二臂4且在竖直方向上与制动器22对置的部件。在图1至图3的例子中，使轴5贯穿的孔4b、4c，分别向第二臂4的罩4a的上表面以及下表面进行开口。滚珠丝杠螺母13的上端面13a经由孔4b向罩4a的外侧露出，滚珠花键螺母14的下端面14a经由孔4c向罩4a的外侧露出。在一个例子中，上侧的制动器21的对方部件是滚珠丝杠螺母13，下侧的制动器22的对方部件是滚珠花键螺母14。

如图4所示，各制动器21、22是固定于轴5的外周面的圆环状或圆筒状的部件，并由金属等高刚性材料形成。一个制动器21固定于轴5的上端部，另一个制动器22固定于轴5的下端部。

例如，制动器21具有：狭缝21a，其沿周向截断制动器21；以及螺纹孔21b，其与狭缝21a正交。当将制动器21配置于轴5的周围的状态下，将螺栓拧紧至螺纹孔21b，从而能够使制动器21的内径缩小，并且通过制动器21的内周面与轴5的外周面之间的摩擦，将制动器21固定于轴5。与制动器21相同地，制动器22也具有狭缝以及螺纹孔，并且通过摩擦而固定于轴5。

制动器21、22也可以利用焊接等其他方法固定于轴5。

利用设置于第二臂4的上侧以及下侧的两个制动器21、22，相对于第二臂4的轴5的竖直方向的移动，以机械方式限制在预定的可动范围内。具体而言，通过上侧的制动器21与第二臂4的对方部件13抵接，限制轴5的进一步的下降。通过下侧的制动器22与第二臂4的对方部件14抵接，限制轴5的进一步的上升。

各缓冲部件23、24由橡胶、海绵、或泡沫体等弹性材料形成。上侧的缓冲部件23固定于作为上侧的制动器21的对方部件的滚珠丝杠螺母13的上端面13a，并且配置于制动器21和滚珠丝杠螺母13之间。下侧的缓冲部件24固定于作为下侧的制动器22的对方部件的滚珠花键螺母14的下端面14a，并且配置于制动器22和滚珠花键螺母14之间。

图5至图7表示缓冲部件23、24的形状以及配置的例子。缓冲部件23、24大致均等地配置于包围轴5的圆周上。例如，如图5所示，缓冲部件23、24也可以是在整个圆周上配置于轴5的周围的单一的圆环状的部件。或者，如图6以及图7所示，缓冲部件23、24也可以由大致均等地排列于轴5的周围的多个部件构成。

控制装置根据动作程序向第一、第二、第三、以及第四伺服马达8、9、10供给控制信号以及电力，并控制第一臂3、第二臂4、以及轴5的动作。如图1所示，在动作程序中设定有轴5的竖直方向的行程范围S。控制装置在行程范围S内控制轴5的竖直方向的移动。制动器21、22在轴5超过了行程范围S的界限S1、S2时与对方部件13、14接触的位置中，分别固定于轴5。

下面对水平多关节机器人1的作用进行说明。

根据水平多关节机器人1，通过第一臂3围绕第一轴线A回转以及第二臂4围绕第二轴线B回转，使得轴5的前端的手腕部5a的位置沿水平方向以二维方式发生变化。另外，通过轴5沿着第三轴线C直线移动，使得手腕部5a的位置沿竖直上下方向变化，通过轴5围绕第三轴线C旋转，使得手腕部5a的姿态围绕第三轴线C变化。

轴5的竖直方向的移动，利用控制装置控制在设定于动作程序的行程范围S内。只要轴5在行程范围S内移动，则制动器21、22就不会与对方部件13、14以及缓冲部件23、24产生干扰。

只是，当由于动作程序的行程范围S的误设定等的原因，利用控制装置的轴5的移动范围的限制，无法正常发挥功能的情况下，轴5有时超过正常的行程范围S而移动。此时，利用制动器21、22以机械方式限制轴5的移动。

具体而言，当轴5试图超过行程范围S的下端S2而下降时，上侧的制动器21经由缓冲部件23与滚珠丝杠螺母13的上端面13a抵接，由此阻止轴5的进一步的下降。当轴5试图超过行程范围S的上端S1而上升时，下侧的制动器22经由缓冲部件24与滚珠花键螺母14的下端面14a抵接，由此阻止轴5的进一步的上升。

假设，当较重的轴5以高速直线移动时，制动器21、22与对方部件13、14直接碰撞的情况下，制动器21、22以及对方部件13、14受到的冲击较强，制动器21、22以及对方部件13、14有可能被损坏。例如，制动器21、22通过摩擦而固定于轴5的情况下，由于较强的冲击，制动器21、22会偏移或者制动器21、22会从轴5脱落。而且，由于冲击而在螺母13、14或轴5的滚珠的转动面形成压痕，使得螺母13、14不能正常动作。

根据本实施方式，通过制动器21与对方部件13之间的缓冲部件23的弹性压缩而吸收冲击，施加于制动器21以及对方部件13的冲击被缓冲。而且，通过制动器22与对方部件14之间的缓冲部件24的弹性压缩而吸收冲击，施加于制动器22以及对方部件14的冲击被缓冲。由此，能够防止制动器21、22以及对方部件13、14的损坏，并且能够提高水平多关节机器人1的可靠性。

而且，由于缓冲部件23、24在整个圆周上大致均等地配置于包围轴5的圆周上，因此施加于制动器21、22以及对方部件13、14的冲击在空间上被均匀地分散。由此，能够更切实地防止制动器21、22以及对方部件13、14的损坏。尤其，能够防止滚珠的转动面的压痕的形成。

而且，由于制动器21、22的大型化以及重量化能够影响水平多关节机器人1的动作，因此优选制动器21、22为小型且轻型。根据本实施方式，缓冲部件23、24与制动器21、22为分体，并且固定于设置于第二臂4的对方部件13、14。从而，以对轴5的动作不会带来影响的方式，可将缓冲部件23、24追加于水平多关节机器人1。

在本实施方式中，缓冲部件23、24配置于对方部件13、14的端面13a、14a上，但取而代之，缓冲部件也可以从端面13a、14a沿竖直方向隔开间隔而配置。

在该情况下，缓冲部件在对方部件13、14的与制动器21、22对置的端面13a、14a以外的其他面中固定于对方部件13、14，或者固定于与设置于第二臂4的对方部件13、14不同的固定部件。

固定部件是罩4a、或者相对于配置于第二臂4内的罩4a固定的部件。在一个例子中，如图8以及图9所示，固定部件是支撑部件19、20，该支撑部件19、20固定于罩4a且以能够旋转的方式分别支撑螺母13、14。

图10表示固定于支撑部件19、20的缓冲部件25的一个例子。缓冲部件25是与轴5大致同轴地配置的圆筒状的部件。在缓冲部件25的一端设置有向径向外侧扩展的凸缘25a。凸缘25a是固定于支撑部件19、20的部分，并且设置有使螺栓28插入的多个孔25b。在缓冲部件25的另一端设置有与制动器21或22对置的圆环状的端壁25c。端壁25c从对方部件13、14沿竖直方向隔开间隔而配置。缓冲部件25例如由铸件或钣金构成，与制动器21、22的碰撞而塑性变形，由此吸收冲击。为了提高冲击吸收性，在端壁25c还可以设置由弹性材料构成的缓冲部件23或24。

通过从对方部件13、14的端面13a、14a沿竖直方向隔开间隔而配置缓冲部件25，使得在缓冲部件25与端面13a、14a之间形成空间。能够利用该空间进一步降低自制动器21、22向对方部件13、14的冲击。

进一步地，通过将缓冲部件25固定于与对方部件13、14不同的固定部件19、20，能够更有效地降低自制动器21、22向对方部件13、14的冲击。即使缓冲部件25在端面13、14以外的表面上固定于对方部件13、14的情况下，也能够得到相同的效果。

而且，由于缓冲部件25利用螺栓28以机械方式固定于固定部件19、20，因此能够装卸于固定部件19、20。因此，缓冲部件25通过与制动器21、22碰撞击而被损坏之后，能够容易地将所损坏的缓冲部件25更换为新的缓冲部件25。

缓冲部件25也可以具有用于促使通过与制动器21、22碰撞而塑性变形的结构。例如，如图10所示，缓冲部件25在侧壁也可以具有沿竖直方向延伸的多个狭缝25d，并容易沿竖直方向变形。或者，缓冲部件25也可以如下方式构成：其在侧壁的中间位置具有刚性低于其他部分的低刚性部，并且在低刚性部中压曲。

如图11所示，缓冲部件26也可以由能够沿竖直方向改变相对位置的两个部件26a、26b构成。一个部件26a是固定于固定部件19、20的固定部件，例如具有与凸缘25a相同的凸缘26c的筒状的部件。另一个部件26b是能够相对于固定部26a沿竖直方向改变位置的可动部，例如具有与端壁25c相同的端壁26d的筒状的部件。固定部26a以及可动部26b相互以嵌套状配置，由此，缓冲部件26能够以伸缩式沿竖直方向伸缩。可动部26b例如利用螺钉26e固定于固定部26a。

根据这样的缓冲部件26，通过改变相对于固定部26a的可动部26b的位置，能够沿竖直方向调整可动部26b的位置。由此，改变制动器21、22与缓冲部件26之间的距离，能够容易调整制动器21、22与缓冲部件26的碰撞位置。

在上述实施方式中，两组制动器21、22以及缓冲部件23、24设置于第二臂4的上侧以及下侧这双方，但取而代之，还可以是，一组制动器以及缓冲部件仅设置于第二臂4的上侧以及下侧的一方。

Claims (8)

1.一种水平多关节机器人，其特征在于，具备：

基座；

第一臂，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于该基座；

第二臂，其以能够沿水平方向回转的方式支撑于该第一臂；

轴，其以能够沿着竖直方向的长轴直线移动的方式支撑于该第二臂；

制动器，其安装于该轴，并将该轴的竖直方向的移动限制在可动范围内；以及

缓冲部件，其设置于所述第二臂，

该缓冲部件配置于所述制动器和对方部件之间，并且对自所述制动器向所述对方部件的冲击进行缓冲，所述对方部件设置于所述第二臂且在竖直方向上与所述制动器对置。

2.根据权利要求1所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件配置于所述对方部件的与所述制动器对置的端面上。

3.根据权利要求1所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件从所述对方部件的与所述制动器对置的端面沿竖直方向隔开间隔而配置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件固定于所述对方部件。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件固定于固定部件，该固定部件设置于所述第二臂且与所述对方部件不同。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件通过与所述制动器碰撞而塑性变形。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件能够装卸于设置在所述第二臂的部件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的水平多关节机器人，其特征在于，

所述缓冲部件具备：

固定部，其固定于所述固定部件；以及

可动部，其配置于所述对方部件和所述制动器之间，并能够沿竖直方向改变相对于所述固定部的位置。

Images